高鉛航空汽油對萊康明活塞發動機的影響

摘 要:高含鉛量航空汽油能滿足萊康明航空活塞發動機的需求，但該汽油也能對發動機產生一些不利的影響。本文著重分析高含鉛航空汽油在汽缸內的燃燒機理和燃燒產物，揭示高鉛航空汽油影響該類發動機的成因。對于正確認識和減少高含鉛量汽油對發動機的影響，準確處理這些影響有很好的參考意義。

關鍵詞:航空汽油萊康明活塞發動機四乙基鉛積鉛

中圖分類號:V231文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0089-01

CESSNA172R和PA44-180飛機作為中國民航飛行學院飛行訓練的主要機種，其所使用的萊康明360系列發動機(IO-360-L2A、LO/O-360-A1H6)具有汽缸壓縮比高(8.5:1)、經濟效益好、結構簡單、易于使用和維護等優點。

高的汽缸壓縮比需要使用高標號的航空汽油，以減少發動機爆震，提高發動機功率。目前學院該系列發動機使用國產95、100號航空汽油，該汽油的含鉛量(四乙基鉛)分別為5.1ml/gallon和3.7ml/gallon，明顯高于廠家推薦的燃油等級(100號:3ml/gallon和100LL:2ml/gallon)。此外，學院該初、中教練機起落頻繁，發動機低功率、低溫、富油運行時間占總的發動機運行時間比例較大，極容易造成發動機抖動、功率下降等故障，給飛行安全帶來了隱患。

1 高鉛航空汽油的主要成分

發動機工作的經濟性、可靠性很大度上取決于所用燃油的質量。對于萊康明航空活塞發動機來說，汽油的抗爆性要強，即要求汽油和空氣組成的混合氣在發動機各工作狀態下都能正常燃燒，能適當提高發動機的壓縮比，能在較大的進氣壓力下工作。辛烷值是用來衡量汽油抗爆震性能好壞的指標，所謂的95號汽油，就是95%的異辛烷，5%的正庚烷。

高鉛航空汽油是各種碳氫化合物的復雜混合物，其組成是各種不同比例的碳氫化合物，主要成分是C4～C12烴類，以及少量的四乙基鉛、二溴化乙烯以及微量的抗氧化劑等組成。

其中四乙基鉛(T.E.L)或(CH3CH2)4Pb用以提高汽油的辛烷值，以防止發動機內發生爆震;同時由于四乙基鉛的毒性，使其具有殺菌特性，有助于防止燃油內污染和細菌生長而造成燃油降解，從而能夠提高發動機的效率、功率以及延長各零件的壽命。二溴化乙烯作為鉛凈化劑，能與鉛發生反應生成更易揮發的溴化鉛。

2 高鉛航油的燃燒過程及燃燒產物

吸氣式活塞發動機燃燒過程是一個高溫高壓下極為復雜的過程，汽缸內最大壓力和最高溫度分別可達到Pc:30～50kg/cm3;Tc:2500～2700K。

燃料中四乙基鉛燃燒后會產生固體鉛和氧化鉛，其主要化學反應方程式如下:

(CH3CH2)4Pb+13O2→8CO2+ 10H2O+Pb，2Pb+O2→2PbO

固體鉛和氧化鉛會在發動機內迅速積聚，損害發動機內各個零件。因此會加入更具揮發性的二溴化乙烯作為鉛凈化劑，其與鉛在一起轉化成溴化鉛并在燃燒溫度下揮發，以氣體的方式離開發動機。其主要轉化方程式如下:

C2H4Br2+O2→HBr(氫溴酸)，(CH3CH2)4Pb+O2→PbO，PbO+HBr→PbBr(溴化鉛)

其中，各物質的沸點如下表:(如表1)

由上表可以看出:溴化鉛的沸點(373℃)明顯低于鉛(1740℃)和氧化鉛(1535℃)的沸點。

發動機在過貧油、過富油等不同狀態下鉛化物會增加，但是它們生成鉛化物的形式是不同的。慢車狀態下，發動機一般富油運轉，轉速較低，且余氣系數低，此時發動機工作溫度較低，生成的鉛化物成黏稠狀，并具有較強的附著能力，汽油中的鉛不能正常汽化，也容易引起積鉛和積碳。

巡航狀態下，特別是過貧油狀態下，發動機工作溫度較高，產生的鉛化物比較堅硬，甚至有過氧化鉛(PbO2)產生，多余的氧氣和鉛合成氧化鉛，其中一部分氧化鉛遇到溫度較低的汽缸壁和電嘴時，就會固化而一層一層地堆積起來，并且它在持續高速、高負荷的情況下危害最大。因此，在使用中不可刻意追求貧油，以避免發動機過貧油工作。

3 減少燃燒產物對發動機的影響

航空汽油中加入四乙基鉛，雖然爆震性能提高了，但是帶來的危害是汽缸容易積鉛。沒有排出汽缸的鉛和氧化鉛沉積在燃燒室、汽缸壁、活塞頂電嘴和氣門上。特別是累積在電嘴和氣門上的鉛將會使電嘴不跳火或跳火性能變差，氣門關不嚴，嚴重者造成氣門卡阻，從而增大了飛行安全隱患和維護費用。

因此要減少燃燒產物對發動機的影響，具體措施如下:(1)在使用含鉛量高的汽油過程中，縮短電嘴清潔周期和滑油更換期;(2)積鉛雖然在任何工作狀態下都能產生，但是積鉛最容易產生的是在巡航狀態且在過貧油下工作時，因此避免發動機在巡航狀態且過貧油下工作。(3)避免發動機長時間低速、富油、低負荷條件下慢車運行，在停車前或慢車后進行燒電嘴，維持轉速n=1800rpm，保持10～15秒，用熱沖擊的辦法來消除和減少積鉛。因為沉積物和金屬部件的膨脹系數不同，用溫度突然上升或下降的辦法，使沉積物碎裂，隨廢氣排出;(4)使用時密切監控發動機各項參數，特別是與貧、富油有關的排氣溫度(EGT)和汽缸頭溫度(CHT)，按規定進行貧富油調節，避免長時間使EGT和CHT過高，高溫易產生堅硬的鉛化物，甚至有過氧化鉛(PbO2);同時，如果發動機工作溫度低，汽油中的鉛不能正常汽化，也容易引起鉛污染。

4 結語

高含鉛量航空汽油雖然在一定程度上滿足了萊康明活塞發動機的要求，提高了發動機的抗爆震性能，但是對發動機也產生了一些不利的影響。在實際操作和維護發動機時，要了解高含鉛量汽油影響發動機的成因，及時準確地處理由于含高鉛量汽油而引起的各種故障，最大限度地降低影響，提高維護質量，保障飛行安全。

參考文獻

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